Das Synchronous Optical Network (SONET) im Detail

Digitale Switches und Digitale Cross-Connect-Systeme

Digitale Switches und Digitale Cross-Connect-Systeme werden normalerweise in einer digitalen Netzwerk-Synchronisations-Hierarchie eingesetzt. Das Netzwerk ist im Rahmen von Master-Slave-Beziehungen organisiert, wobei Uhren auf den Knoten höherer Niveaus Timing-Signale an die Uhren auf Knoten unterer Hierarchiestufen verfüttern.

Alle Knoten können sich einer primären Referenzquelle, einer Stratum Atomuhr mit extrem hoher Stabilität und Genauigkeit bedienen. Weniger stabile Uhren sind geeignet, Knoten unterer Hierarchiestufen zu bedienen.

Die interne Uhr eines SONET-Terminals kann ihr Taktsignal von einem Building Integrated Timing Supply (BITS), wie es von Switching-Systemen benutzt wird, oder einem anderen Gerät ableiten. So kann jedes Terminal als Master für andere SONET-Knoten dienen, indem es Taktinformation mit dem ausgehenden OC-N-Signal übermittelt. Andere SONET-Knoten arbeiten in einem Slave-Modus, der Loop Timing genannt wird. Sie gleichen ihre internen Uhren mit dem Takt des ankommenden OC-N-Signals ab.

Frame Format Struktur

SONET hat als Basisrate STS-1 mit 51.84 Megabit/s. Signale höherer Level sind ganzzahlige Vielfache dieser Basisrate. STS-3 z.B. ist die dreifache Rate von STS-1, also 155,52 Megabit/s., STS-12 wäre 622,08 Megabit/s.

Generell kann jeder Frame in zwei Bereiche eingeteilt werden, den Transport-Overhead und den synchronen Umschlag für die Nutzlast (Synchronous Payload Envelope SPE). Der SPE kann wieder in zwei Teile aufgeteilt werden, den STS Path Overhead und die Payload. Die Payload (Nutzlast) ist der umsatzerzeugende Verkehr, der über das SONET-Netz transportiert und geroutet wird.

Sobald die Nutzlast in den SPE gemultiplext ist, kann sie durch das SONET-Netz transportiert und geswitcht werden ohne, dass man noch mal nach ihr sehen und sie dazu ggf. sogar in Zwischenknoten demultiplexen müsste. Daher kann man SONET auch als dienstunabhängig oder transparent bezeichnen.

Der Transportoverhead besteht aus Section Overhead und Line Overhead; die Bedeutung von Section und Line sehen wir weiter unten. Der STS-1 POH ist Teil des synchronen Nutzlast-Umschlags. Die STS-1-Payload kann jeweils folgendes transportieren:

bis zu 28 DS-1 Schaltkreise
einen DS-3-Schaltkreis
bis zu 21 2.048 Mbps ISDN-Basisratensignale
beliebige Kombinationen bis zur Erreichung von 51,48 Mbps

Der STS-1-Rahmen ist eine spezifische Sequenz von 810 Bytes (6.480 Bits), die verschiedene Overhead-Bytes und eine Umschlagkapazität für den Transport von Nutzlast enthält. Man kann STS-1 als 90 Spalten einer neunzeiligen Struktur zeichnen. Mit einer Framelänge von 125 µs (8.000 Frames pro Sekunde) hat STS-1 eine Bitrate von 51,840 Megabit/s. Die Übertragungsordnung für Bytes ist Zeile für Zeile von oben nach unten und von links nach rechts (das am meisten signifikante Bit zuerst). Wie man in Abbildung 3 und 4 sieht, sind die ersten drei Spalten des STS-1-Frames für den Transport-Overhead. Die drei Spalten enthalten je 9 Bytes, also zusammen 27 Bytes. Von ihnen sind 9 Overhead für die Section Layer und 18 Bytes Overhead für die Line Layer. Die verbleibenden 87 Spalten stellen die STS-1 Umschlagkapazität dar (Nutzlast und POH).

Wie zuvor schon angesprochen, ist STS-1 das Basissignal von SONET. Nochmals zusammengerechnet:

9 X 90 Bytes/Frame X 8 Bits/Byte X 8000 Frames/s = 51.840.000 Bit/s. = 51,840 Megabit/s.